"工業(yè)傷疤"變身“礦山充電寶”？喚醒“沉睡”的關(guān)廢礦山

在我國廣袤的土地上，分布著數(shù)以萬計(jì)關(guān)閉并廢棄的礦山。這些礦山曾經(jīng)為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展立下汗馬功勞，如今卻因生態(tài)破壞、資源浪費(fèi)成為亟待解決的世紀(jì)難題。不過，中國礦業(yè)大學(xué)、深地科學(xué)與工程云龍湖實(shí)驗(yàn)室李曉昭教授團(tuán)隊(duì)最近找到了化腐朽為神奇的鑰匙，為這些沉睡的"工業(yè)傷疤"找到了綠色轉(zhuǎn)型的突破口——關(guān)廢礦山地?zé)崮荛_發(fā)與儲(chǔ)用。

隱藏的地下熱庫

與傳統(tǒng)地?zé)衢_發(fā)不同，礦山關(guān)閉后，由于"采礦損傷效應(yīng)"，礦井中往往蓄積著大量礦井水。經(jīng)過長期地球深部地?zé)崮艿募訜幔纬闪颂烊坏?quot;地下熱水瓶"、"熱能蓄電池"、"礦山充電寶"，蘊(yùn)含了豐富的中低溫地?zé)豳Y源。李曉昭教授團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，以徐州某關(guān)廢煤礦為例，其礦井水系統(tǒng)儲(chǔ)存了約相當(dāng)于1.5萬個(gè)家庭年用電量的熱能。但是，如何將這些沉睡的能量喚醒、資源再生利用卻是個(gè)世界級(jí)難題。

創(chuàng)新的開發(fā)密碼

研究團(tuán)隊(duì)提出了"時(shí)空四維開發(fā)"理念：在時(shí)間維度上貫穿礦山全生命周期，在空間維度上連通地表與地下，首次將關(guān)廢礦山的地?zé)崮荛_發(fā)利用納入地球關(guān)鍵帶系統(tǒng)科學(xué)框架?；谝延醒芯績?yōu)化改進(jìn)"礦山損傷不變量方程"，就像特殊的CT掃描儀，準(zhǔn)確計(jì)算關(guān)廢礦山礦井水熱儲(chǔ)體積。更神奇的是，通過重新啟封關(guān)廢礦山井筒、開展井筒抽水試驗(yàn)，他們發(fā)現(xiàn)可以基于礦井水開展地下儲(chǔ)熱，"類水封"效應(yīng)會(huì)形成天然的"熱分層"，就像天然的保溫層讓熱能存儲(chǔ)效率大大提升。

技術(shù)突破的三重門

關(guān)廢礦山地?zé)崮荛_發(fā)與儲(chǔ)用研究破解了三大技術(shù)瓶頸：首先是"看不見"的難題，開發(fā)出關(guān)廢礦山CT三維地?zé)岢上窦夹g(shù)；其次是"取不出"的困境，發(fā)明了井筒"類水封"能源地下結(jié)構(gòu)儲(chǔ)熱/取熱技術(shù)；最后是"用不好"的短板，建立了熱能梯級(jí)利用能源管理系統(tǒng)。這些創(chuàng)新讓原本只能沉睡的關(guān)廢礦山地?zé)?，搖身一變成為清潔的可再生能源。

轉(zhuǎn)型發(fā)展的新引擎

目前，該技術(shù)已在江蘇、山東等地開展工業(yè)性試點(diǎn)。一座廢棄礦井改造后，其"采礦損傷控制 + 礦山熱能儲(chǔ)用"新模式，可提供就業(yè)崗位、減少碳排放，為資源枯竭型城市轉(zhuǎn)型提供新路徑。該技術(shù)不僅為我國礦山生態(tài)修復(fù)提供了科技支撐，更為全球資源型城市轉(zhuǎn)型貢獻(xiàn)了中國智慧。隨著技術(shù)的不斷完善，關(guān)廢礦山地下熱能儲(chǔ)用或?qū)⒊蔀橥苿?dòng)高質(zhì)量發(fā)展的新動(dòng)能。未來，這些曾經(jīng)的"工業(yè)傷疤"有望成為綠色能源基地，實(shí)現(xiàn)生態(tài)效益與經(jīng)濟(jì)效益的雙贏。

該成果發(fā)表在《科學(xué)通報(bào)》2025年第1期。這項(xiàng)研究不僅開創(chuàng)了礦山資源綜合利用的新模式，更為實(shí)現(xiàn)"雙碳"目標(biāo)提供了創(chuàng)新解決方案，讓廢棄礦山真正成為培育新質(zhì)生產(chǎn)力的熱土。